多目的最適化と対話型最適化を利用した蛋白質－リガンドドッキングプログラムの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23790137
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 創薬化学
• 研究機関: 金沢大学 (2012-2013); 東北薬科大学 (2011)
• 研究代表者: 小田 彰史 金沢大学, 薬学系, 准教授 (50433511)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: インシリコ創薬 / タンパク質－リガンドドッキング / 多目的最適化 / 対話型最適化 / コンセンサススコア

研究概要

本研究ではタンパク質－リガンドドッキングにおいて多目的最適化の概念を導入し、複数のスコア関数を使用してドッキングポーズを選別するための技術を開発した。またドッキングの際に生じる偽陽性を取り除くために、ドッキング以外の方法を組み合わせて選別を行う対話型最適化の概念についても導入した。従来のコンセンサススコア技術では使用するスコア関数の選別を注意深く行う必要があるが、多目的最適化は原理上スコア関数を単純に増やすほど正解を見落とすことがなくなるという利点がある。一方で増加することになる偽陽性については対話型最適化によって削減するというドッキング戦略を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of influence of single nucleotide polymorphisms in cytochrome P450 2B6 on substrate recognition using computational docking and molecular dynamics simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, O. Takahashi, M. Hiratsuka, N. Yamaotsu, S. Hirono, Y. Watanabe, A. Oda
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9(5) ページ: 96789
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096789
• [雑誌論文] Multi-objective optimizations for selections of protein-ligand docking poses using Pareto optima as a consensus score (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, S. Fukuyoshi, R. Nakagaki, O. Takahashi
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc 巻: 1 ページ: 016005
  • DOI: 10.7566/JPSCP.1.016005
  • 査読あり
• [雑誌論文] 結合型D-アミノ酸についての計算機的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史
  • 雑誌名: D-アミノ酸学会誌 巻: 2(1) ページ: 1-6
• [雑誌論文] Structural prediction of [GADV]-proteins using threading and ab initio modeling for investigations of the origin of life (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, S. Fukuyoshi, R. Nakagaki
  • 雑誌名: J. Comput. Aided Chem 巻: 14 ページ: 23-35
  • DOI: 10.2751/jcac.14.23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of AMBER force field parameters for thioester by quantum chemical calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, S. Fukuyoshi, R. Nakagaki, O. Takahashi
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 42(10) ページ: 1206-1208
  • DOI: 10.1246/cl.130517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluations of the conformational search accuracy of CAMDAS using experimental three-dimensional structures of protein-ligand complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, N. Yamaotsu, S. Hirono, Y. Takano, S. Fukuyoshi, R. Nakagaki, O. Takahashi
  • 雑誌名: J. Phys. : Conf. Ser 巻: 454 ページ: 012028
  • DOI: 10.1088/1742-6596/454/1/012028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational studies on the repair mechanism of peptides including isomerized aspartic acid residues by protein L-isoaspartyl (D-aspartyl) O-methyltransferase (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, I. Noji, K. Kobayashi, S. Fukuyoshi, Nakagaki, O. Takahashi
  • 雑誌名: Peptide Sci ページ: 253-256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of initial settings on computational protein-ligand docking accuracies for several docking programs
  • 著者名/発表者名: A. Oda, N. Yamaotsu, S. Hirono, Y. Watanabe, S. Fukuyoshi, O. Takahashi
  • 雑誌名: Mol. Simul 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] PI3KがHDAC阻害剤ロミデプシンを認識する機構の分子動力学シミュレーションによる解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史,西條憲,石岡千加史,加藤正,福吉修一,中垣良一,高橋央宜
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本)
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] Effects of Initial Settings on Computational Protein-Ligand Docking Accuracies for several Docking Programs (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, N. Yamaotsu, S. Hirono, Y. Watanabe, Fukuyoshi, R. Nakagaki, O. Takahashi
  • 学会等名: 3rd International Conference on Molecular Simulation
  • 発表場所: Kobe International Conference Center(Kobe)
  • 年月日: 2013-11-18
• [学会発表] タンパク質中D-アミノ酸残基のin silico解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史
  • 学会等名: ERATO浅野プロジェクト講演会・酵素化学工学セミナー
  • 発表場所: 富山県立大学(射水)
  • 年月日: 2013-11-01
• [学会発表] チオエステル周辺のAMBER力場の開発および評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史,福吉修一,中垣良一,高橋央宜
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都)
  • 年月日: 2013-10-29
• [学会発表] タンパク質中に残基として含まれるD-アミノ酸をコンピュータで取り扱う (2013)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史
  • 学会等名: 第9回D-アミノ酸研究会学術講演会
  • 発表場所: 関西大学(吹田)
  • 年月日: 2013-09-06
• [学会発表] Computational studies on substrate recognition mechanism of protein L-soaspartyl (D-aspartyl) O-methyltransferase (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, I. Noji, K. Kobayashi, S. Fukuyoshi, R. Nakagaki, O. Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Structural Genomics 2013 -Structural Life Science-
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel Sapporo(Sapporo)
  • 年月日: 2013-07-31
• [学会発表] Novel consensus scoring strategy for evaluations of protein-ligand docking poses using multiobjective optimization (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, S. Fukuyoshi, R. Nakagaki, O. Takahashi
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Makuhari Messe(Chiba)
  • 年月日: 2013-07-16
• [学会発表] PI3KがHDAC阻害剤ロミデプシンを認識する機構についてリガンドベース手法と構造ベース手法を組み合わせて計算機的に解明する (2013)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史,西條憲,石岡千加史,加藤正,福吉修一,中垣良一,高橋央宜
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Prediction of the complex structure between PI3K and romidepsin (FK-228) for drug design of PI3K/HDAC dual inhibitors (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, K. Saijo, C. Ishioka, T. Katoh, S. Fukuyoshi, R. Nakagaki, O. Takahashi
  • 学会等名: 生命医薬情報学連合大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 20121015-17
• [学会発表] Evaluations of conformational search accuracy of CAMDAS using experimental three-dimensional structures of protein-ligand complexes (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, N. Yamaotsu, S. Hirono, Y. Takano, S. Fukuyoshi, R. Nakagaki, O. Takahashi
  • 学会等名: Conference on Computational Physics 2012
  • 発表場所: Nichii Gakkan conference center(Kobe)
  • 年月日: 2012-10-17
• [学会発表] タンパク質-リガンドドッキングにおける多目的最適化の有用性の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史,高橋央宜,福吉修一,中垣良一
  • 学会等名: 日本コンピュータ化学会2012秋季年会
  • 発表場所: 山形大学(山形)
  • 年月日: 2012-10-14
• [学会発表] 残基としてD-アミノ酸を含む系の分子力学計算のための力場パラメータの評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史,高橋央宜
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] ヒトPIMTがL-β-AspとD-α-Aspの両方を認識する機構についての計算機的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史,小林佳奈,高橋央宜
  • 学会等名: 日本薬学会第132年会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌)
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] Validation of quantum chemical methods for geometrical optimizations of sulfonamide derivatives (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, Y. Takano, O. Takahashi
  • 学会等名: XVIth International Workshop on Quantum Systems in Chemistry and Physics
  • 発表場所: Ishikawa Prefecture Museum of Art(Kanazawa)
  • 年月日: 20110912-13
• [学会発表] 異性化アスパラギン酸を含むペプチドに対する分子力学計算の妥当性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史,小林佳奈,高橋央宜
  • 学会等名: 第39回構造活性相関シンポジウム
  • 発表場所: 東京理科大学(野田)
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] Pareto optimal consensus score for evaluations of protein-ligand complex structures (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, O. Takahashi
  • 学会等名: CBI/JSBi 2011
  • 発表場所: Kobe international conference center(Kobe)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] アミノ酸残基の立体反転についての計算機的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史
  • 学会等名: 2011年度CACフォーラム一泊研修会
  • 発表場所: リゾーピア熱海(熱海)
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] 非金属元素に対する高次項を含んだ電荷平衡法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小田彰史,小林佳奈,高橋央宜
  • 学会等名: 平成23年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 2011-09-17
• [図書] Theory, Kinetics and Implementation (D. E. Garcia, et al., Eds.), chapter 2 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, et al
  • 総ページ数: 25-39
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc.
• [図書] Quantum Systems in Chemistry and Physics: Progress in Methods and Applications (K. Nishikawa, et al., Eds.), chapter 17 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, et al
  • 総ページ数: 331-344
• [備考]
  • URL: http://www.p.kanazawa-u.ac.jp/~bukka/